(57)【要約】  本発明は深度の深い画像を提供し、レンズモジュールの可用範囲が広い光学装置に関するものであり、本発明による光学装置は、画像を出力するディスプレイ部、前記ディスプレイ部から出力される画像を反射させ、サイズが４ｍｍ以下である少なくとも一つの反射部、及び前記ディスプレイ部及び前記少なくとも一つの反射部が固定されるフレーム部を含むことに技術的特徴がある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を出力するディスプレイ部と、
前記ディスプレイ部から出力される画像を反射させ、サイズが４ｍｍ以下である少なくとも一つの反射部と、
前記ディスプレイ部及び前記少なくとも一つの反射部が固定されるフレーム部と、
を含むことを特徴とする、光学装置。
【請求項２】
前記少なくとも一つの反射部が取り付けられる補助光学部をさらに含み、
前記補助光学部が前記フレーム部に固定されることを特徴とする、
請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記補助光学部は可視光線が透過するようにする透明光学素子からなり、
前記少なくとも一つの反射部が前記補助光学部の外部又は内部に取り付けられることを特徴とする、
請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記ディスプレイ部が前記フレーム部に、前記補助光学部の側面側に取り付けられることを特徴とする、請求項３に記載の光学装置。
【請求項５】
前記少なくとも一つの反射部が前記補助光学部の内部に埋め込まれて取り付けられることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項６】
前記補助光学部は使用者の外部視野を減少させるか遮断させる光学素子からなり、
前記少なくとも一つの反射部が前記補助光学部の外部又は内部に取り付けられることを特徴とする、
請求項２に記載の光学装置。
【請求項７】
前記ディスプレイ部から出力された画像を屈折させる屈折光学素子、前記ディスプレイ部から出力された画像を反射させる反射光学素子及び前記ディスプレイ部から出力された画像を回折させる回折光学素子の少なくとも一つをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の光学装置。
【請求項８】
前記ディスプレイ部から出力された画像が前記補助光学部の側面で屈折されるように、前記補助光学部の側面が曲面に形成されることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項９】
前記少なくとも一つの反射部が金属から形成されることを特徴とする、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記少なくとも一つの反射部が光学素子から形成されることを特徴とする、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記少なくとも一つの反射部は角部のない形態に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１２】
前記少なくとも一つの反射部が円形又は楕円形に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１３】
前記少なくとも一つの反射部の表面が曲面に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は反射、屈折又は回折を用いる光学装置に係り、より詳しくは使用者に深度の深い画像を提供し、光学装置を構成する光学モジュールの可用範囲が広い光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
拡張現実（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ）とは使用者が目で見る現実世界に仮想画面（仮想世界）を重ねて現す技術であり、現実世界に実時間で付加情報を有する仮想世界を合わせて単一映像を現すから、初期には混合現実とも呼ばれた。
【０００３】
このような拡張現実はｓｅｅ−ｔｈｒｏｕｇｈ  ＨＭＤ（Ｈｅａｄ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｄｉｓｐｌａｙ）を発展させたものを始めとして研究され始めたが、仮想現実（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｒｅａｌｉｔｙ）とは違う意味を有する。仮想現実は使用者が仮想の環境に沒入するようにするので、使用者は実際の環境を見ることができない反面、拡張現実は使用者が実際の環境を見ることができ、実際の環境と仮想の客体が混合された形態を有する。言い換えれば、仮想現実は現実世界を取り替えて使用者に現すが、拡張現実は現実世界に仮想の物体を重畳することによって現実世界を補って使用者に現す点で違いがある。
【０００４】
このような拡張現実を具現するために主にＨＭＤが用いられる。このようなＨＭＤのレンズモジュール（光学系モジュール）は大部分その構造が複雑であって製作が非常に難しいという問題点があり、複雑な構造によってレンズモジュールのサイズも大きくて重さも重いしかないという問題点がある。
【０００５】
このような従来の拡張現実を具現するための装置の一つとして、特許文献１には、ゴーグル部回転構造を有するヘッドマウントディスプレイ装置が開示されている。特許文献１のゴーグル部回転構造を有するヘッドマウントディスプレイ装置は、外部視野を完全に確保しながらも眼球の上下移動のみで仮想画面を視聴することができるようにヒンジ構造を有することに技術的特徴がある。
【０００６】
特許文献２には、拡張現実の具現のための光学システム装置及びヘッドマウントディスプレイ装置が開示されている。特許文献２の拡張現実の具現のための光学システム装置及びヘッドマウントディスプレイ装置は仮想映像（仮想画面）と実在映像（外部視野）が整合するときに誤差を極小化するために実在映像の一部である第１映像を透過させ、残りの部分である第２映像の光経路を変更させる第１反射部、前記第２映像の光経路を変更させる第２反射部、前記第２映像を収集する映像収集部、前記第２映像に基づいて前記仮想映像を生成し、前記仮想映像がディスプレイパネルから出射するようにする制御部、前記ディスプレイパネルから出射した仮想映像を拡大するための拡大レンズ部、及び前記拡大レンズ部を介して拡大された前記仮想映像が使用者の網膜に結像するようにする第３反射部、を含むことに技術的特徴がある。
【０００７】
特許文献１及び特許文献２を含めた従来の拡張現実を具現するための装置は、このような構造的な問題点のため、レンズモジュールの個数、レンズモジュールの配置形態、ディスプレイモジュール（機器）の配置形態が非常に制限的になるしかないという問題点が発生する。
【０００８】
また、従来の拡張現実を具現するための装置は、複雑な構造を有するにもかかわらず、前記のような問題点だけではなく、使用者に一様に鮮明な仮想画面を全然提供していないという問題点がある。
【０００９】
拡張現実は、前述したように、使用者が現実世界を認識するとき、仮想画面まで重畳して同時に認識することができるようにする技術であるが、使用者が現実視界を認識するとき（眺めるとき）焦点を遠く置くか近くに置くなど、使用者が自分の望む所に焦点を置けば（焦点距離を変更すれば）仮想画面が薄ぼんやりと見えるか鮮明に見えるようにすることができる。言い換えれば、仮想画面を提供（反射）するレンズモジュールの焦点が決まっているから、使用者が焦点距離を変更しているうちに焦点が合う場合にのみ使用者が鮮明な仮想画面を見ることができ、焦点が合わない場合には薄ぼんやりした（鮮明でない）仮想画面を見ることになるものである。
【００１０】
このような問題点を解決するための従来技術の一つとして、特許文献３には、焦点調節の可能なＨＭＤ用光学系モジュールが開示されている。具体的に、特許文献３の焦点調節の可能なＨＭＤ用光学系モジュールは、ディスプレイパネルから出た仮想画面を受けて内部全反射させた後、次の光学系に仮想画面を伝達する画面伝達レンズ、画面伝達レンズから伝達された仮想画面を受けてその角度を調節し、仮想画面を反射させることによって焦点を調節して次の光学系に送る調節プリズム、調節プリズムから送られた仮想画面を反射させ、外部から来る現実画面を合わせて着用者の目に送る結合器を含む構成が開示されている。
【００１１】
このような特許文献３の焦点調節の可能なＨＭＤ用光学系モジュールは焦点調節が可能である。ここで、焦点調節は使用者が焦点を調節して自分が主に見る視野にいずれか一焦点を合わせること（いずれか一焦点を固定すること）を意味するものであるが、前記で指摘したように、使用者が現実世界を見つめながら焦点距離を変更するとき、鮮明でない仮想画面を獲得するという問題点を全然解決していない。
【００１２】
また、このような問題点を解決するための従来技術の一つとして、特許文献４には、拡張現実システム及び改善した焦点提供方法が開示されている。具体的に、特許文献４の拡張現実システム及び改善した焦点提供方法は、ソフトウェアの制御の下で現在の使用者焦点領域を決定するためのプロセッサ、及びプロセッサの制御の下で現在の使用者焦点領域内に可変焦点レンズの焦点を合わせるための焦点領域調整ユニットを含む構成が開示されている。特許文献４の拡張現実システム及び改善した焦点提供方法は物理的な方法であり、前記のような問題点を全然解決していなく、現在の使用者の焦点領域を決定するために別途のプロセッサが必要であり、このようなプロセッサの制御のために別途のソフトウェアが必要であるため、ソフトウェア及びプロセッサの誤作動及びエラーが発生し得るという問題点があるだけではなく、別途のプロセッサ及びソフトウェアが組み込まれるから製作コストが高いという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】韓国特許第１０−１６４６８７３号公報
【特許文献２】韓国特許第１０−１５２４９３３号公報
【特許文献３】韓国公開特許第１０−２０１５−０１１６１４２号公報
【特許文献４】韓国公開特許第１０−２０１３−０１２６６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上述した問題点及び必要性を解決するために案出されたもので、本発明はディスプレイ部から出力される画像を反射させる反射部を小型化して反射部の個数及び配置の可用範囲を拡大し、ディスプレイ部の個数及び配置の可用範囲を拡大し、さらに使用者に深度（Ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  Ｆｉｅｌｄ）の深い画像（映像又はイメージ）を提供することができる光学装置を提供することに目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前述したような本発明の目的を達成し、後述する本発明の特徴的な効果を実現するための本発明の特徴的な構成は下記のようである。
【００１６】
本発明による光学装置は、画像を出力するディスプレイ部と、前記ディスプレイ部から出力される画像を反射させ、サイズが４ｍｍ以下である少なくとも一つの反射部と、前記ディスプレイ部及び前記少なくとも一つの反射部が固定されるフレーム部とを含むことに技術的特徴がある。
【００１７】
また、前記少なくとも一つの反射部が取り付けられる補助光学部をさらに含むことができ、前記補助光学部が前記フレーム部に固定されることができる。
【００１８】
また、前記補助光学部は可視光線が透過するようにする透明光学素子からなることができ、前記少なくとも一つの反射部が前記補助光学部の外部又は内部に取り付けられることができる。
【００１９】
また、前記ディスプレイ部が前記フレーム部に、前記補助光学部の側面側に取り付けられることができる。
【００２０】
また、前記少なくとも一つの反射部が前記補助光学部の内部に埋め込まれて取り付けられることができる。
【００２１】
前記補助光学部は使用者の外部視野を減少させるか遮断させる光学素子からなることができ、前記少なくとも一つの反射部が前記補助光学部の外部又は内部に取り付けられることができる。
【００２２】
また、前記ディスプレイ部から出力された画像を屈折させる屈折光学素子、前記ディスプレイ部から出力された画像を反射させる反射光学素子及び前記ディスプレイ部から出力された画像を回折させる回折光学素子の少なくとも一つをさらに含むことができる。
【００２３】
また、前記ディスプレイ部から出力された画像が前記補助光学部の側面で屈折されるように、前記補助光学部の側面が曲面に形成されることができる。
【００２４】
また、前記少なくとも一つの反射部が金属から形成されることができる。
【００２５】
また、前記少なくとも一つの反射部が光学素子から形成されることができる。
【００２６】
また、前記少なくとも一つの反射部は角部のない形態に形成されることができる。
【００２７】
また、前記少なくとも一つの反射部が円形又は楕円形に形成されることができる。
【００２８】
また、前記少なくとも一つの反射部の表面が曲面に形成されることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明による光学装置は、前記のような構成によって反射部を小型化して反射部の個数及び配置の可用範囲を拡大し、ディスプレイ部の個数及び配置の可用範囲を拡大することができる。すなわち、本発明は、反射部及びディスプレイ部の取付個数及び取付位置に対する自由度が非常に高くなる。
【００３０】
また、本発明による光学装置は、前記のような構成によって全体的な光学装置の構成が非常に単純になる。また、光学装置の重さが軽くなり、体積が小さくなり、製作コストが節減される効果が発生する。
【００３１】
また、本発明による光学装置は使用者に深度の深い画像を提供することができる。したがって、使用者は、現実世界を見るとき、焦点距離を調節しても焦点距離にかかわらずいつも鮮明な画像を獲得することができる。
【００３２】
また、本発明による光学装置は、前記のような構成によって使用者が自分の視力にかかわらず鮮明な画像を獲得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による光学装置の一実施例による構成を概略的に示した図である。
【図２】本発明による光学装置の他の実施例による構成を概略的に示した図である。
【図３】本発明による光学装置の効果を説明するための図である。
【図４】本発明による光学装置の効果を説明するための図である。
【図５】本発明による光学装置のさらに他の実施例による構成を概略的に示した図である。
【図６】本発明による光学装置のさらに他の実施例による構成を概略的に示した図である。
【図７】本発明による光学装置のさらに他の実施例による構成を概略的に示した図である。
【図８】本発明による光学装置のさらに他の実施例による構成を概略的に示した図である。
【図９】本発明による光学装置のさらに他の実施例による構成を概略的に示した図である。
【図１０】ピンホールレンズを通して映像を見る場合、鮮明な映像を見ることができる原理を説明するための図である。
【図１１】本発明による光学装置のピンホール効果を説明するための図である。
【図１２】本発明による光学装置によって獲得したイメージ及び従来の光学装置によって獲得したイメージを比較した図である。
【図１３】本発明による光学装置によって獲得したイメージ及び従来の光学装置によって獲得したイメージを比較した図である。
【図１４】本発明による光学装置によって獲得したイメージ及び従来の光学装置によって獲得したイメージを比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
後述する本発明についての詳細な説明は、本発明が実施されることができる特定の実施例を例示する添付図面を参照する。これらの実施例を当業者が本発明を実施するのに十分であるように詳細に説明する。本発明の多様な実施例は互いに違うが互いに排他的である必要はないことが理解されなければならない。例えば、ここに記載されている特定の形状、構造及び特性は一実施例に関連したもので、本発明の思想及び範囲を逸脱しない範疇内で他の実施例に具現されることができる。また、それぞれの開示された実施例内の個別構成要素の位置又は配置は本発明の思想及び範囲を逸脱しない範疇内で変更可能であることが理解されなければならない。よって、後述する詳細な説明は限定的な意味として提示するものではなく、本発明の範囲は、適切に説明すれば、その請求項が主張するものと均等な全ての範囲とともに添付の請求項によってだけ限定される。図面において、類似した参照符号は多くの側面で同一又は類似の機能を指称する。
【００３５】
第１、第２などのように序数を含む用語を多様な構成要素を説明するのに使うことができるが、前記構成要素は前記用語によって限定されない。前記用語は一構成要素を他の構成要素と区別する目的のみで使う。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しない範疇内で第１構成要素は第２構成要素と名付けることができ、同様に第２構成要素も第１構成要素と名付けることができる。及び／又はという用語は複数の関連項目の組合せ又は複数の関連項目のいずれか項目を含む。
【００３６】
一方、本発明で使用した用語は単に特定の実施例を説明するために使ったもので、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に他に指示しない限り、複数の表現を含む。また、本発明で、“含む”又は“有する”などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらの組合せが存在することを指定しようとするものであり、一つ又はそれ以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらの組合せなどの存在又は付加の可能性を予め排除しないものと理解されなければならない。
【００３７】
他に定義しない限り、技術的又は科学的な用語を含めてここで使う全ての用語は本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を持っている。一般的に使われる辞書に定義されているような用語は関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有するものと解釈されなければならなく、本発明で明白に定義しない限り、理想的な又は過度に形式的な意味と解釈されてはいけない。
【００３８】
以下、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができるようにするために、本発明の好適な実施例について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３９】
図１は本発明による光学装置の一実施例の構成を概略的に示した図である。図１を参照すると、本発明による光学装置は、画像を出力するディスプレイ部１００、ディスプレイ部１００から出力される画像を反射させ、サイズが４ｍｍ以下である少なくとも一つの反射部２００、及びディスプレイ部２００及び少なくとも一つの反射部２００が固定されるフレーム部３００を含んでなり、必要によって少なくとも一つの反射部２００が取り付けられる補助光学部４００をさらに含んでなることができる。
【００４０】
図１は本発明の理解を助けるためのもので、ディスプレイ部１００及び反射部２００は実際のサイズによる比率とはちょっと違って表現されている。例えば、反射部２００はそのサイズが４ｍｍ以下に形成されるから、肉眼で識別するとそのサイズが非常に小さい。また、反射部２００は必要によって肉眼で識別しにくいほどに小さく形成されることもできる。このように、本発明において、図面は発明の理解を助けるために反射部２００のサイズをちょっと誇張して表現した。
【００４１】
ディスプレイ部１００は画像を出力する構成要素であり、多様な種類の画像（全ての視覚的要素を含むもので、イメージと映像のいずれも含む概念）を出力することができる限り、ディスプレイ部１００のサイズ又は形状に限定があるものではない。むしろ、本発明では、後述する反射部２００の特徴によってディスプレイ部１００のサイズ又は取付位置（配置）を非常に自由に設定することができる。
【００４２】
反射部２００はディスプレイ部１００から出力される画像を反射させ、反射された画像が使用者の目に到逹することができるように構成されることが好ましい。また、反射部２００はそのサイズが４ｍｍ以下に形成されることが好ましい。このような反射部２００のサイズは人の瞳孔のサイズより小さく形成され、人の瞳孔のサイズは一般的に２〜６ｍｍであると知られている。人の瞳孔のサイズが互いに異なることができるので、その平均の４ｍｍ以下であることが好ましい。
【００４３】
また、反射部２００はそのサイズが２ｍｍ以下に形成されることができる。人の瞳孔のサイズは一般的に２〜６ｍｍであると知られているので、反射部２００のサイズを２ｍｍ以下に形成すればいつでも人の瞳孔より小さく形成されることができる。
【００４４】
また、反射部２００の反射率は１００％となるように構成されることが好ましい。このために、反射部２００は金属から形成されることができる。例えば、アルミニウム（Ａｌ）又は銀（Ａｇ）から反射部２００が構成されることができ、その他にも多様な種類の金属、合金又は合成樹脂などが用いられることもできる。
【００４５】
また、反射部２００は多様な素材の光学素子（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）から形成されることができる。例えば、ホログラフィック光学素子（Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）から反射部２００が形成されて回折格子反射ができるように構成されることができる。ここで、使用者が得る画像はホログラフィック形態を有することになる。また、ホログラフィック光学素子以外の他の種類の素子が使用されて回折格子反射できるように構成されることもできる。
【００４６】
発明の実施のための形態
図２は本発明による光学装置の他の実施例の構成を概略的に示した図である。本発明による光学装置は前記のような特徴の反射部２００を少なくとも一つ以上含んでなることができる。図２は補助光学部４００に反射部１００が取り付けられた状態を示すもので、図２（ａ）は補助光学部４００の上側から見た状態を示し、図２（ｂ）は補助光学部４００の正面から見た状態を示す。
【００４７】
すなわち、本発明では、反射部２００が一つからなることができ、必要によっては二つ以上からなることができる。反射部２００が二つ以上からなる場合、それぞれの反射部２００がディスプレイ部１００からそれぞれの画像（ここで、ディスプレイ部１００が二つ以上からなることもできる）を反射させることにより、使用者が多様な画像を獲得するようにすることができる。また、多数の反射部２００が群集を成すように構成されることができ、必要によってこのような群集を多数備えることもできる。
【００４８】
このような反射部２００は補助光学部４００の内部又は外部に取り付けられることができる。例えば、図１に示したように、反射部２００が補助光学部４００の内部に埋込（陷沒）されて取り付けられることができ、これとは違い、反射部２００が補助光学部４００の前面又は後面に付着されることができる。
【００４９】
フレーム部３００は少なくとも一つの反射部２００を固定させる構成要素であり、フレーム部３００が反射部２００と直接的に連結されて反射部２００を固定させることができ、補助光学部４００をさらに含む場合、フレーム部３００が補助光学部４００を固定し、補助光学部４００に反射部２００が取り付けられる方式でフレーム部３００が反射部２００を間接的に固定することもできる。
【００５０】
ここで、フレーム部３００は使用者が着用することができるめがね形態又は多様なヘッドマウント形態を有することができ、その他にも多様な形態を有することができる。
【００５１】
補助光学部４００は少なくとも一つの反射部２００が取り付けられる構成要素であり、補助光学部４００がフレーム部３００に固定されることができる。このような補助光学部４００は可視光線が透過するように透明光学素子からなることができ、可視光線が透過しないように不透明光学素子からなることもできる。
【００５２】
補助光学部４００が透明光学素子からなれば、本発明による光学装置を拡張現実用光学装置として使うことができる。拡張現実とは、前述したように、使用者が目で見る現実世界に仮想画面を重ねて現す技術であり、本発明による反射レンズモジュールを用いた光学装置の使用者は透明な補助光学部４００を介して現実世界を認識するとともに反射部２００で反射される画像（仮想画面）を認識することができる（ｓｅｅ−ｔｈｒｏｕｇｈ）。
【００５３】
これとは違い、補助光学部４００が不透明光学素子からなればあるいは補助光学部４００が使用者の外部視野を減少させるか遮断させる光学素子からなれば、本発明による光学装置を仮想現実（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｒｅａｌｉｔｙ）用光学装置として使うことができる（ｓｅｅ−ｃｌｏｓｅｄ）。もちろん、この場合には、補助光学部４００に別途のディスプレイ部３００が取り付けられて別途の画像を出力することもできる。
【００５４】
このように、本発明による補助光学部４００は使用者が現実世界をよく見ることができるようにするときには可視光線の透過率が１００％であることが好ましいが、使用者の目（眼球）の状態又は使用用途によって可視光線の透過率を選択して補助光学部４００を構成することができる。
【００５５】
また、補助光学部４００は、紫外線（ＵＶ）の遮断が必要な場合、紫外線は遮断しながらも可視光線は透過させることができるように構成されることができ、使用者の目が悪くて視力矯正が必要な場合、視力矯正レンズが使われることもできる。
【００５６】
このような補助光学部４００は代表的にガラスから形成されることができ、ガラス以外に多様な種類のプラスチックからも形成されることができる。
【００５７】
図３及び図４は本発明による光学装置の効果を説明するための図で、図３は補助光学部４００の上からディスプレイ部１００を出発した画像の経路を示したものであり、図４は補助光学部４００の正面からディスプレイ部１００を出発した画像の経路を示したものである。図３及び図４では発明の理解を助けるために反射部２００の表現を省略した。
【００５８】
前記のような反射部２００の特徴よって本発明による光学装置は反射部２００の取付角度が非常に自由になる。図３及び図４で多様な画像の経路を確認することができる。
【００５９】
これにより、本発明による光学装置はディスプレイ部１００の取付位置が非常に自由になることができる。まず図１を参照すると、補助光学部４００の側面でもディスプレイ部１００を介して反射部２００に光（画像）を照らしても反射部２００が画像を使用者の目に反射させることができることを確認することができる。ここで、補助光学部４００の‘側面’は上下左右の全ての側面を意味するもので、図面での左右側面を意味するものではない。
【００６０】
図５及び図６は本発明による光学装置のさらに他の実施例の手短な構成を示した図面である。図５及び図６を参照すると、フレーム部３００の多様な位置にディスプレイ部１００が取り付けられることができることを確認することができる。
【００６１】
図７〜図９は本発明による光学装置のさらに他の実施例による手短な構成を示した図である。本発明による光学装置は、ディスプレイ部１００から出力された画像を屈折させる屈折光学素子５００、ディスプレイ部１００から出力された画像を反射させる反射光学素子６００及びディスプレイ部１００から出力された画像を回折させる回折光学素子（図示せず）の少なくとも一つをさらに含んでなることができる。
【００６２】
図７に示したように、屈折光学素子５００がディスプレイ部１００と反射部２００の間に介在されることができ、図８に示したように、ディスプレイ部１００から出力された画像が反射光学素子６００で先に反射された後、反射された画像が反射部２００でさらに反射されることができる。
【００６３】
また、本発明による光学装置は補助光学部４００の側面が曲面に形成されることができる。図９に示したように、補助光学部４００の側面でディスプレイ部５００から出力された画像が屈折されることができる。
【００６４】
このように、本発明による光学装置は、反射部２００が小型化することによってディスプレイ部１００の個数及び配置の可用範囲が拡大され、反射部２００の個数及び配置の可用範囲が拡大されることができる。これにより、ディスプレイ部１００及び反射部２００の取付個数及び取付位置に対する自由度が非常に高くなる。
【００６５】
前述したように、拡張現実は、その技術的特徴（現実世界と仮想画面を重畳させて使用者が認識するようにするための技術的特徴）のため、使用者がいつも鮮明な画像を認識することができるようにするために使用者が現実世界を見つめながら焦点距離を変更することによって画像の焦点距離も変更させる必要性がある。
【００６６】
このような焦点距離の問題は深度の深い画像を提供することによって解決が可能になる。深度とは一画像（使用者が肉眼で獲得する画像）において焦点が合ったと認識される範囲を言う。したがって、深度が低い場合には焦点が合ったと認識される範囲が狭く、深度が深い場合には焦点が合ったと認識される範囲が広い。
【００６７】
したがって、深度が深い画像を使用者に提供すれば、使用者が現実世界を見つめながら焦点距離を変更しても提供された画像の焦点が合ったと認識される範囲内では鮮明な画像を獲得することができる。言い換えれば、深度が深くなれば焦点が合ったと認識される範囲が広いから（前記範囲内では焦点距離を変更しても焦点が合ったと認識されるから）使用者がある程度焦点距離を変更しても鮮明な画像を獲得することができるようになる。
【００６８】
ここで、仮に深度が無限大に深くなれば、焦点が合ったと認識される範囲が無限大に近くなるから、使用者が自由に焦点距離を調節してもいつでも鮮明な仮想画面を獲得することができるようになる。
【００６９】
前記のような反射部２００で反射された画像のサイズは瞳孔のサイズより小さいから、水晶体の形状又は厚さにかかわらず像が網膜に正確に結ぶことができる。したがって、使用者は自分の視力にかかわらずいつも鮮明な画像（反射部２００で反射された画像）を獲得することができる。
【００７０】
このような特徴の反射部２００を他の側面で見れば、本発明による反射部２００はピンホール効果を引き起こす要素としても作用する。図１０はピンホールレンズを通して映像を見る場合に鮮明な映像を見ることができる原理を説明するための図である。
【００７１】
図１０（ａ）は近眼の人が裸眼で物体を見るときに薄ぼんやりと見える理由を示している。近眼の場合、水晶体が厚くて焦点が網膜の前に結ぶので、物体の像が網膜の一点に結ばずに広がって結ぶから物体が薄ぼんやりと見える。図１０（ａ）を参照して説明すれば、物体から出発した光Ａが網膜にＡ１、Ａ２、Ａ３のように広がって結ぶということである。
【００７２】
図１０（ｂ）は近眼の人がピンホールレンズを着用したときに物体がより鮮明に見える理由を示している。物体から出発した光がピンホールを通過しながら制限されて網膜の比較的狭い領域に結ぶから、裸眼で見るときより物体が鮮明に見える。図１０（ｂ）を参照して説明すれば、物体から出発した光Ａが網膜に比較的狭く（Ａ’）結ぶということである。このような現象のみ考慮すれば、ディスプレイ部１００から出力される仮想画面をピンホールに通過させて目に到逹するようにすることによって従来の問題を解決することができるが、ピンホールの場合には他の問題が発生する。ここで、他の問題は回折現象であり、回折によってピンホールを通過した光が広がるから鮮明な像を作るのに制限がある。そして、ピンホール効果によって像が鮮明になる程度はピンホールが小さいほど大きくなるが、回折もピンホールが小さいほど大きくなるから、ピンホールを用いることに限界がある。
【００７３】
本発明で、サイズの小さい（サイズ４ｍｍ以下の）反射部２００はピンホールのように光の幅は制限しながらも回折現象を発生させないようにするためである。図１１は本発明による仮想現実具現用レンズモジュールを用いた光学装置によって仮想画面の像が網膜に結ぶことを説明するための図である。図１１の場合は現実世界の物体から出発した光Ａが網膜にＡ’として結び、ディスプレイ部１００から出発した光Ｂが反射部２００で反射された後に網膜にＢ’として結ぶものを示している。このような図１１の場合にはＡ’とＢ’が網膜の一点に結ぶから、目の焦点を別に合わせる必要なしに現実世界の映像と仮想映像がはっきりと見える。
【００７４】
ここで、物体から出発した光Ａは、使用者が焦点距離を調節することによって網膜に像が結ぶ位置が変わることができる。これは、使用者が焦点距離を調節することによって水晶体の厚さが変わるからである。しかし、ディスプレイ部１００から出発した光Ｂは使用者が焦点距離を調節して水晶体の厚さが変わってもいつも一定にＢ’として結ぶので、使用者はいつも鮮明な仮想画面を獲得することができるようになる。
【００７５】
このように、本発明による反射部２００はそのサイズが４ｍｍ以下に形成されることにより、使用者はいつも鮮明な仮想画面を獲得することができるようになる。これは使用者に提供される仮想画面の深度が非常に深いことを意味する。
【００７６】
図１２〜図１４は本発明による光学装置によって獲得したイメージ及び従来の光学装置によって獲得したイメージを比較した図である。図１２〜図１４の左側が本発明による光学装置によって獲得したイメージであり、右側が従来の反射レンズモジュールを使った光学装置によって獲得したイメージである。図１２〜１４の四角形内にはディスプレイ部１００から出力された仮想画面が表示されている。
【００７７】
図１２は焦点が遠くに位置する場合、図１３は焦点が中間に位置する場合、図１４は焦点が近くに位置する場合である。図１２〜図１４をよく見れば、左側と右側は共に焦点が遠くに、中間に、近くに変わるほど、現実世界のイメージは焦点が一致する部分のみ鮮明に見え、焦点が一致しない部分は薄ぼんやりと見えることを確認することができる。
【００７８】
ここで、右側の従来の光学装置によって獲得したイメージにおいて四角形内の仮想画面は焦点が遠くに位置するときにのみ鮮明になり、焦点が近くに移動するほど四角形内の仮想画面が段々薄ぼんやりとすることを確認することができる。これとは違い、左側の本発明による光学装置によって獲得したイメージにおいて四角形内の仮想画面は焦点が遠くに、中間に、近くに位置する場合のいずれでも鮮明であることを確認することができる。
【００７９】
このように、本発明による光学装置は使用者に深度の深い仮想画面を提供することができ、これにより、使用者は、現実世界を見るとき、焦点距離を調節しても焦点距離にかかわらずいつも鮮明な仮想画面を獲得することができる。
【００８０】
本発明による反射部２００はサイズが２ｍｍ以下であれば前記のような結果を得ることができるが、より効果的になるためには反射部２００のサイズが５０〜７００μｍであることが好ましい。
【００８１】
また、反射部２００はその形態が円形に形成されることが好ましい。この場合、完全な円形の他にも、必要によって楕円形に形成されることもできる。このように、反射部２００は円形又は楕円形に形成されることが好ましいが、必要によってその形状が変形された形態を適用することができる。例えば、円筒形の形状を斜線方向に切断したときの楕円形態を有することができる。このように、数学的に定義される楕円と完全に一致しない楕円形の形状を有することもできる。
【００８２】
すなわち、本発明の反射部２００は角部を有しない形態である限り、多様な形態を有することができ、前述したピンホール効果を達成しながら回折現象を防止する目的を達成することができる形態であればどれでも可能である。例えば、いかなる角部（Ｅｄｇｅ）も存在しない形態であればピンホール効果を達成しながら回折現象を防止することができる。
【００８３】
また、反射部２００はその表面が曲面に形成されることができる。曲面は凹状を有することができ、必要によって凸状の曲面を有することもできる。
【００８４】
また、本発明による光学装置は硬質素材から形成されるベース部（図示せず）に反射部２００が積層される形態に構成されることができる。
【００８５】
ベース部は反射部２００を積層するためにある程度の硬度を有する素材であれば十分である。ガラスを代表的な例として挙げることができるが、ガラス以外にも多様な種類の合成樹脂が使われることができる。反射部２００は、ディスプレイ部１００から出力される仮想画面を反射するために、反射率に優れたアルミニウム（Ａｌ）又は銀（Ａｇ）からなることができ、その他にも多様な種類の金属、合金又は合成樹脂などが使われることもできる。また、反射部２００は必要によってその表面が曲面に形成されることができる。
【００８６】
以上、本発明をその具体的な構成要素などの特定の事項と限定された実施例及び図面に基づいて説明したが、これは本発明のより全般的な理解を助けるために提供したものであるだけ、本発明が前記実施例に限定されるものではなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であればこのような記載から多様な修正及び変形を図ることができる。
【００８７】
したがって、本発明の思想は前述した実施例に限られてはいけなく、後述する請求範囲だけではなくこの請求範囲と均等に又は等価的に変形された全てのものは本発明の思想の範疇に属するものであると言える。
【００８８】
（付記）
（付記１）
画像を出力するディスプレイ部と、
前記ディスプレイ部から出力される画像を反射させ、サイズが４ｍｍ以下である少なくとも一つの反射部と、
前記ディスプレイ部及び前記少なくとも一つの反射部が固定されるフレーム部と、
を含むことを特徴とする、光学装置。
【００８９】
（付記２）
前記少なくとも一つの反射部が取り付けられる補助光学部をさらに含み、
前記補助光学部が前記フレーム部に固定されることを特徴とする、
付記１に記載の光学装置。
【００９０】
（付記３）
前記補助光学部は可視光線が透過するようにする透明光学素子からなり、
前記少なくとも一つの反射部が前記補助光学部の外部又は内部に取り付けられることを特徴とする、
付記２に記載の光学装置。
【００９１】
（付記４）
前記ディスプレイ部が前記フレーム部に、前記補助光学部の側面側に取り付けられることを特徴とする、付記３に記載の光学装置。
【００９２】
（付記５）
前記少なくとも一つの反射部が前記補助光学部の内部に埋め込まれて取り付けられることを特徴とする、付記２〜４のいずれか一つに記載の光学装置。
【００９３】
（付記６）
前記補助光学部は使用者の外部視野を減少させるか遮断させる光学素子からなり、
前記少なくとも一つの反射部が前記補助光学部の外部又は内部に取り付けられることを特徴とする、
付記２に記載の光学装置。
【００９４】
（付記７）
前記ディスプレイ部から出力された画像を屈折させる屈折光学素子、前記ディスプレイ部から出力された画像を反射させる反射光学素子及び前記ディスプレイ部から出力された画像を回折させる回折光学素子の少なくとも一つをさらに含むことを特徴とする、付記１に記載の光学装置。
【００９５】
（付記８）
前記ディスプレイ部から出力された画像が前記補助光学部の側面で屈折されるように、前記補助光学部の側面が曲面に形成されることを特徴とする、付記２〜４のいずれか一つに記載の光学装置。
【００９６】
（付記９）
前記少なくとも一つの反射部が金属から形成されることを特徴とする、付記１に記載の光学装置。
【００９７】
（付記１０）
前記少なくとも一つの反射部が光学素子から形成されることを特徴とする、付記１に記載の光学装置。
【００９８】
（付記１１）
前記少なくとも一つの反射部は角部のない形態に形成されることを特徴とする、付記１に記載の光学装置。
【００９９】
（付記１２）
前記少なくとも一つの反射部が円形又は楕円形に形成されることを特徴とする、付記１に記載の光学装置。
【０１００】
（付記１３）
前記少なくとも一つの反射部の表面が曲面に形成されることを特徴とする、付記１に記載の光学装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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